在智慧高速公路中融合通信網絡的應用研究

摘要：我國高速公路經過多年的大規模建設，取得了歷史性突破，高速公路總里程居世界第一。高速公路已基本形成了網絡格局，完成了由初始階段的連通到現階段的全網覆蓋，高速公路行業也從最初的以建設為主發展到以“建設、養護、管理、服務、安全”共同發展的階段，相關企業應該利用智慧高速公路的信息化建設，提高高速公路在運營和管理服務方面的能力。

關鍵詞：智慧高速;收費稽查;路網檢測;應急;承載網;安全

1智慧高速公路的有關概述

作為智慧交通工程的重要組成部分，智慧高速公路是智慧交通工程在公路運行方面的衍生與應用。智慧高速公路項目主要是通過運用新型信息化技術與通信技術，實現參與交通通行者、交通工具與交通設施的信息傳遞與“溝通”，使得交通管理部門能及時有效地做出反應，進行實時的交通需求的管理與調整，進一步提高交通參與能力與服務意識，從而保障高速公路的安全、便捷、高效、通暢、綠色環保運行，減少交通事故與公路堵塞的情況。智慧高速公路的含義包括三方面：運營時的狀態智能感應;實時的運營與管理;及時有效的信息服務。

2融合通信網絡的應用措施分析

2.1基于SDN云化數據中心網絡，實現業務部署的自動化

以往高速公路信息化的應用系統的建設形式，是為業務系統單獨創建一套IT硬件設施。如果要擴大業務系統的容量，實現新業務系統的自動部署，通常要對數據中心網絡的架構進行創新和變換，收費系統和路網監測產生的相關數據需要傳送到數據中心進行高效、快捷的處理。高速公路路網運營管理的企業為了能夠提高IT資源的使用率、節省運維的成本，未來將實現路網業務系統ICT架構的云化模式。因此，新一代以SDN的數據為基礎的中心網絡要有如下幾個方面的能力：數據中心網絡部署要實現自動化，對故障能夠進行精細的管理，從而有效解決硬件出現的故障問題;通過擴展相關的設備，幫助服務器和網絡相接通，從而實現高速接入的升級和擴展。

2.2 IP+光超寬長距骨干的承載，實現高速公路的未來發展

收費系統是高速公路業務優先級最高的系統，通信網絡承載了收費業務數據、收費監控圖像、系統運行參數從收費車道至收費站再到收費中心的流動。保障收費數據的完整性和安全性對通信承載網絡提出了高可靠、低時延的要求。此外，路網監測的運用，特別是高清視頻監控在收費站、服務區等一些場合的分布，要求骨干級別的通信網絡要提供超大的帶寬。在高速公路區域中心的省級骨干的傳輸網，可以利用IP+光的網絡技術。通過IP網絡設備的強大路由轉發能力以及波分設備的大帶寬超長距離傳輸，有效承載高速公路業務，實現廣域聯網的收費以及聯網的監控。

2.3融合傳送路段網，提高收編高速公路業務大小顆粒的可靠性

高速公路路段內的骨干通信網絡是網絡的匯聚層級，負責收費、監控及辦公等業務。該層級網絡需要極其精確的可靠度，還要節約光纖資源，以保證業務之間做到互不牽制。HybridMSTP的傳輸方案，能夠給高速公路路段網帶來安全性高、可靠性高、易維修護理的業務負責方案。通過在內部設置PCM單板的方式，使得低速業務能夠直接接入，從而減少網絡節點。這樣不但能夠節約機房的空間以及投入的成本，還可以有效減少網絡的故障點，從而實現統一的維護和管理。此外，借助HybridMSTP設施中的SDH硬管道能夠確保業務安全性較高的承載，并借助分組的軟管道帶寬統計復用有效增強帶寬的使用率。HybridMSTP的技術成功地實現一網承載多業務的功能，節約了大量的光纖資源，同時MSTP通過不同的通道將不同的業務進行隔離，以保證數據的安全。

2.4有線無線方案靈活適配，高速公路前端接入全場景承載

高速公路收費系統、路網感知、指揮調度三大應用業務前端的接入場景多樣，包括視頻監控、收費機、收費監控等，前端的多樣化要求通信接入設備具備豐富的接口類型及接口數量，并滿足嚴苛的室外運行環境，具備寬溫以及防塵等特性，同時具有有線通信和無線通信的能力。在高速公路前端業務接入的各個場景，根據業務的特點可以靈活采用有線及無線的通信接入網絡方案，包括xPON、工業以太網交換機。光纖資源豐富的高速公路場景，可以采用xPON或工業交換機的通信接入方案;無光纖資源場景，可采用點到多點微波產品做接入通信網絡。xPON方案采用無源光網絡技術，點到多點組網，具有較強的抗多點失效能力，可靠性高。工業以太網交換機具有更加靈活的組網方式，網絡結構多樣，在高速公路上的應用場景廣泛。工業物聯網關提供豐富的接口類型、豐富的協議支持，滿足路網感知前端的接入需求。對于高速公路收費類業務、控制類業務、監控類業務、感知類業務，xPON方案、工業交換機方案和工業物聯網關方案可以提供更高可靠性及安全性的接入通信網絡。

2.5端到端的安全防護體系，助力高速業務等保目標的實現

相關部門單位要對高速公路的信息化系統展開安全性的建設，通信網絡和數據中心的安全需要滿足等級保護的標準。針對安全等級保護三級網絡安全要求，網絡安全解決方案，需要在高速公路數據中心互聯網出口部署DDOS流量檢測和清洗設備、防火墻、入侵防御設備，防御來自互聯網的已知威脅;部署沙箱防御來自互聯網的未知威脅;同時，在路段網絡匯聚交換節點旁掛部署防火墻，可對接入層進行安全訪問控制、協議識別過濾、安全防護;此外，在數據中心業務區部署waf、數據庫審計保護業務安全;運維管理區域部署運維審計設備UMA、漏洞掃描、網絡安全智能系統CIS等設備，全方位保障高速公路路網ICT系統的安全。

3結語

總之，融合通信網絡端到端解決方案支撐了智慧高速公路路網應用基礎通信平臺搭建，對高速公路路網運營管理企業提升IT資源的利用效率，降低運維成本，以及路網業務系統ICT架構全面云化起著至關重要的作用。高速公路的運營管理企業應該不斷加強對智慧高速公路信息化建設的關注，從而提高高速公路的運營管理服務的能力。

參考文獻：

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（作者單位：遼寧艾特斯智能交通技術有限公司）

作者簡介：付本賀（1983.12-），男，遼寧沈陽人，大連理工大學研究生，高級工程師，研究方向：高速公路機電系統。